JP5766351B2 - ドリル用切削インサート - Google Patents

Description

本発明は、ドリル用切削インサートおよび少なくとも２個の同一のドリル用切削インサートを備えたドリル工具に関する。

特に金属製材料に穿孔するために、長手軸を中心に回転可能な基体を有し、たとえば回転切削板により形成することのできる多数の交換可能な切削インサートを備えたドリル工具を使用することは公知である。

たとえば特許文献１には、基体と２個の切削インサートを備え、一方の切削インサートが中心インサートを形成し、他方の切削インサートが縁部インサートを形成するドリル工具が記載されている。中心インサートおよび縁部インサートのインサート状態で、切削エッジの作動部分はそれぞれ軸方向に基体から突出し、ドリル工具の作動時に被穿孔材料の切屑の排出作用をする。

上記のタイプのドリル工具により深い孔、特に穿孔すべき直径Ｄの数倍に相応する深さＴの孔（たとえばＴ＞４Ｄ）を穿孔しなければならない場合、ドリル工具は穿孔すべき孔の正確に規定された直径で正確な穿孔を可能にするために、多大な要求性能を満足させなければならない。特に穿孔すべき孔が深い場合、穿孔時に生じるドリル工具の弾性変形が、所望の寸法精度に大きな影響を及ぼす。さらにコストをできるだけ抑えるためには、使用される切削インサートのできるだけ長い寿命を得ることが望まれる。加工精度に関しても、使用される切削インサートの磨耗に関しても、ドリル工具の初期接触状態、すなわち切削インサートの切削エッジの作動部分が被穿孔材料に最初に侵入したときの状態が重要となる。なぜなら、この時点ではドリル工具の尖端の側面ガイドがまだ行われていないからである。

この種のドリル工具のできるだけコスト的に良好な作動に関しては、使用される切削インサートができるだけ多数の独立して使用される部分切削エッジを備えた回転切削板として形成され、一つの部分切削エッジが磨耗する時に、まだ磨耗していない次の部分切削エッジが使用できるようにすると有利である。他方では、コスト的に良好な作動に鑑みて、切削インサートをできるだけ大量に製造することが有利である。

切削インサートを備えたドリル工具では一定の間隔をおいて切削インサートの交換を行わなければならないので、切削インサートの交換時の操作ができるだけ簡単であることがさらに望まれる。

国際特許出願公開第０３/０９９４９４号公報

本発明の課題は、穿孔すべき孔が深い場合でもできるだけ高い加工精度が得られ、同時にできるだけコスト的に有利な作動と簡単な操作を可能にするドリル用切削インサートおよび少なくとも２個の切削インサートを備えたドリル工具を提供することにある。

この課題は請求項１によるドリル用切削インサートにより解決される。有利な発展態様は、従属請求項に提示されている。

ドリル用切削インサートは、上面と、下面と、上面と下面とを互いに接続する周回側面と、周回側面と上面との間の移行部に形成された切削エッジとを有する。切削エッジは、ｎ個の同一の切削コーナーと、それぞれ２個の切削コーナーの間にあるｎ個の同一の部分切削エッジとで形成される。この場合、ｎ＝３またはｎ＝４とすることができる。ｎ個の部分切削エッジのそれぞれは、第１の切削コーナーに接して上面を上から見て直線状の主刃、他方の切削コーナーに接して上面を上から見て直線状の副刃、および移行部を有し、主刃と副刃とはこの移行部を介して互いに繋がっている。移行部は、主刃に接する部分が凸面で、副刃に接する部分が凹面である。主刃と副刃は、上面を上から見て外側で互いにα＜１８０°の角度を成している。

上記に関連して「外側で」互いにα＜１８０°の角度を成すとは、ドリル用切削インサートの外側で主刃と副刃との間に形成された角度が測定されることを意味し、ドリル用切削インサートの内側の主刃と副刃との間に形成される角度ではない。特に、ドリル用切削インサートは、１個の対称軸を有することができ、これを中心にｎ個の回転対称形が与えられる。角度αは、対称軸と垂直で主刃と副刃が延在する、もしくは主刃と副刃が投影される平面内で測定される。各部分切削エッジは３つの部分、すなわち主刃、移行部および副刃により形成され、この順序で２個の隣接する切削コーナー間に延びている。切削コーナーは、特に、隣接する１個の部分切削エッジの主刃と副刃を互いに接続する所定の半径を持った範囲により形成することができる。ドリル用切削インサートの上面は、少なくとも一部の範囲を穿孔の際に生じる切屑の排出のための切屑案内面として形成することができる。角度αは、特に１７９°〜１７３°の範囲、好適には１７８°〜１７５°、さらに好適には１７７°にあると良い。

上述のように主刃と副刃とを配置することにより、本発明による２個の同一のドリル用切削インサートを１個のドリル工具の中に配置すれば、特に優れた初期接触状態により優れた加工精度が得られるばかりではなく、未使用の別の部分切削エッジが確実に摩耗から保護される。さらに上述の配置により、同一のドリル用切削インサートを穿孔すべき直径の大きな帯幅に対して使用することが可能となる。なぜなら、２個の同じドリル用切削インサートの相対的な半径方向の位置決めを広範囲に変化さえることができるからである。特に、種々の穿孔直径を用意するためにドリル工具における、外側のドリル用切削インサートの半径方向の位置を変更することができる。穿孔すべき直径の大きな帯幅に対して、同一のドリル用切削インサートを使用できることは、２個の同一のドリル用切削インサートを、１個のドリル工具において内側の切削インサートと外側の切削インサートとして使用できることになり、ドリル用切削インサートを大量に製造することができる。同一のドリル用切削インサートを、内側の切削インサートと外側の切削インサートとして使用できることは、さらにドリル工具の特に簡単な操作を可能にする。

一実施態様によれば、１個の部分切削エッジの主刃とこれに隣接する部分切削エッジの副刃とが互いに鋭角を成すように形成され、その結果鋭角の切削コーナーが形成される。この場合、鋭角の切削コーナーとは、コーナー角度が９０°より小さい角度の切削コーナーを意味する。ｎ＝４の場合、コーナー角度はたとえば８９°〜８３°、好適には８８°〜８５°、特に有利なのは８７°である。ｎ＝３の場合、コーナー角度は５９°〜５３°、好適には５８°〜５５°、特に有利なのは５７°である。切削コーナーの鋭角配置は、特にｎ＝４の場合、１個のドリル工具において２個の同一のドリル用切削インサートを適切に位置調整することにより、特に有利な初期接触状態が達成されるだけでなく、特に深い孔を穿孔する際に、穿孔のすでに孔明けされた範囲の損傷を防ぐことができる。

一実施態様によれば、ｎ個の主刃が仮想上の第１のｎコーナーの輪郭に沿い、ｎ個の副刃が、エッジ長が仮想上の第１のｎコーナーより小さい仮想上の第２のｎコーナーの輪郭に沿うように形成される。換言すれば、これは、ｎ個の主刃が第１円の切線に沿い、ｎ個の副刃が第１円と同心の第２円の切線に沿い、第１円の半径は第２円の半径より大きいことを意味する。第１円の半径は、この場合第２円の半径より２％〜２０％、たとえば５％大きくすることができる。仮想上の第１のｎコーナーおよび仮想上の第２のｎコーナーは、たとえばそれらの中心に対して互いに１°〜７°、有利には２°〜５°、さらに有利には３°の角度だけ傾けることができる。

ドリル用切削インサートが１個の対称軸を有し、それを中心にｎ個の回転対称形が生じるようにされ、上面と下面を互いに接続する対称軸と同心の孔が設けられれば、ドリル工具におけるドリル用切削インサートの位置調整と固定とが、特に簡単に可能となる。

一実施態様によれば、ドリル用切削インサートは１個の対称軸を有し、それを中心にｎ回対称形が生じるようにされ、切削エッジが対称軸に垂直な平面内にある。切削エッジは、全体がこのような平面内にあると有利である。すなわち、部分切削エッジの主刃、移行部、副刃並びに切削コーナーが同一平面内にある。この場合には、特に有利な穿孔状態がもたらされる。

一実施態様によれば、周回側面は、切削エッジ全体に沿って正の逃げ角が形成されるようにされる。

一実施態様によれば、主刃の長さは、副刃の長さの２０％から８０％とされる。この場合、特に良好な穿孔特性が達成される。

ｎ＝４、すなわち切削エッジが、４個の同一の部分切削エッジと４個の切削コーナーを有すると有利である。この場合、多数の独立した使用可能な部分切削エッジが用意される。

一実施態様によれば、上面に、幅が部分切削エッジに沿って副刃から主刃に向かって増大する切屑案内構造が設けられる。切屑案内構造の幅は、従って主刃の範囲において副刃の範囲より大きくなる。このような形態により、穿孔時の特に有利な切屑の形成が達成される。この場合、切屑案内構造の幅は、切削エッジと垂直にドリル用切削インサートの対称軸と垂直な平面で測定される。切屑案内構造の幅の連続的な増大は、有利ではあるがかならずしも必要ではないことに注意すべきである。切屑案内構造の深さも、主刃の範囲において副刃の範囲よりも大きいと有利である。この場合、この深さは、対称軸と平行に、この範囲の切削エッジをそれぞれ含み対称軸と垂直な平面から測定される。

本発明の課題は、また請求項１１のドリル工具により解決される。有利な実施態様は、従属請求項に提示されている。

ドリル工具は、長手軸を中心に回転可能な基体、少なくとも１個の内側の切削インサートおよび内側切削インサートと同一に形成され、半径方向に外側に配置された外側の切削インサートを有する。内側切削インサートおよび外側切削インサートは、それぞれ本発明によるドリル用切削インサートにより形成される。このドリル工具により、ドリル用切削インサートについて既に前に述べた利点が達成される。特に、穿孔すべき孔が深い場合でも高い加工精度が得られ、この場合、同時にコスト的に良好な作動と簡単な操作が可能となる。

一実施態様によれば、内側切削インサートは部分切削エッジの作動部分が軸方向に基体から突出し、外側切削インサートは部分切削エッジの作動部分が軸方向に基体から突出する。この場合内側切削インサートの部分切削エッジの作動部分では、副刃が長手軸に対し軸方向に前に置かれた主刃よりも近くに配置され、外側切削インサートの部分切削エッジの作動部分では副刃が長手軸に対し主刃よりも近くに配置される。このような配置により、特にドリル工具が穿孔すべき材料に最初に侵入する際に特に安定した状態が達成される。さらにこのようにして、同一のドリル用切削インサートを内側切削インサートと外側切削インサートとして使用できることが保証される。

一実施態様によれば、内側切削インサートの作動中の部分切削エッジの主刃は、その軸方向に長手軸から離れた範囲が、その軸方向に長手軸に近くに配置された範囲よりも突出するように形成され、外側切削インサートの部分切削エッジの作動部分の主刃は、その軸方向に長手軸に近くに配置された範囲がその軸方向に長手軸から離れた範囲よりも突出するように形成される。この場合、ドリル工具が、穿孔すべき材料に最初に侵入する際に、特に有利な心立て状態が達成される。内側切削インサートが斜めに設置されることにより、穿孔時に半径方向に外側に向かう力が生じ、これに対し外側切削インサートを反対向きに設置することにより、半径方向に若干内側に向かう力が生じるので、全体としてドリル工具の回転運転が安定化される。上述のような主刃の位置調整により、さらに穿孔時に穿孔すべき材料に案内面が形成され、穿孔特性の安定化に付加的に寄与する。従って、穿孔すべき孔が深い場合でも、特に有利な初期接触状態と高い加工精度が達成される。

本発明の課題は、請求項１４によるドリル工具によっても解決される。有利な発展態様は、従属請求項に提示されている。

ドリル工具は、長手軸を中心に回転可能な基体と、交換可能な少なくとも１個の内側切削インサートおよび半径方向に外側に配置された交換可能な少なくとも１個の外側切削インサートとを有する。内側切削インサートと外側切削インサートは同一に形成され、それぞれ軸方向に基体を突出し同一に形成された少なくとも１個の部分切削エッジを有し、これは２つの切削コーナー間に延びている。部分切削エッジは、第１の切削コーナーに接する一方の直線的な主刃と、他方の切削コーナーに接する１つの直線的な副刃と、中間部とを有し、中間部はこれを介して主刃と副刃が互いに繋がり、主刃に接する部分は凸面に、副刃に接する部分は凹面に形成される。内側切削インサートも外側切削インサートも、主刃は半径方向に副刃よりも長手軸から離れて配置される。内側切削インサートは、主刃が副刃より軸方向に対して前方に配置され、その軸方向に長手軸から離れている範囲がその軸方向に長手軸に近くに配置されている範囲よりも軸方向に突出するように位置調整される。外側切削インサートは、主刃の半径方向に対して長手軸の近くに配置された範囲がその軸方向に長手軸から離れている範囲よりも軸方向に突出するように位置調整される。

このようなドリル工具により、同様に前述の利点が達成される。提示された配置により、一方では、特に良好な初期接触状態が得られ、他方では穿孔時のドリル工具の安定化が生じる。なぜなら、端面側で穿孔すべき材料に案内面が形成されるからである。さらにこのような配置は、内側および外側の切削インサートとして、多数の独立使用可能な同一の部分切削エッジを備えた２個の同一のドリル用切削インサートの使用を可能にする。

一実施態様によれば、外側切削インサートの部分切削エッジの作動部分の副刃が、その軸方向に長手軸に近くに配置された範囲が、その軸方向に長手軸から離れた範囲よりも軸方向に突出するように配置される。この場合、上述のような副刃の位置調整は穿孔プロセスを付加的に安定化させる。

本発明のさらなる利点と合目的的性を、以下に添付の図面を参照して実施例の説明により明らかにする。

図１は第１の実施態様によるドリル用切削インサートの平面図を示す。 図２は図１のＡ−Ａ線断面図を示す。 図３は図１のドリル用切削インサートの側面図を示す。 図４は主刃と副刃の延び具合を説明するための図１に対応する概略図を示す。 図５は第２の実施態様によるドリル用切削インサートの図４に対応する概略図を示す。 図６ａは第１の実施態様による２個の同一のドリル用切削インサートを備えたドリル工具を示す。 図６ｂは図６ａのＺ部の拡大図を示す。 図７は第１の実施態様による２個の同一のドリル用切削インサートを備えたドリル工具をその長手軸に沿った方向に見た図を示す。 図８は穿孔すべき第１の直径に対する有効部分切削エッジの位置調整を説明するための概略図を示す。 図９は穿孔すべき第２の直径に対する有効部分切削エッジの位置調整を説明するための概略図を示す。 図１０ａは第１の実施態様によるドリル用切削インサートの図１に相応する平面図を示す。 図１０ｂは図１０ａのＢ−Ｂ線断面図の一部を示す。

第１の実施態様
以下に第１の実施態様を、図１から図４および図６から図９を参照して説明する。図１は、第１の実施態様によるドリル用切削インサート１の平面図を示す。ドリル用切削インサート（以下単に切削インサートと呼ぶこともある）は、上面２と、下面３と、上面２と下面３とを互いに接続し周回する側面４とを有する。側面４と上面２との間の移行部には切削エッジ５が形成され、このエッジは図示の実施態様では上面２の全縁部に沿って周回的に形成されている。ドリル用切削インサート１は、図示の実施態様では図１の紙面に対して垂直方向にある対称軸Ｓを有する。ドリル用切削インサート１は、その形状に関して対称軸Ｓを中心とするｎ回対称形を有する、すなわちドリル用切削インサート１は、対称軸Ｓを中心に３６０°/ｎ回転するとき同じ形状を示す。第１の実施態様では、ｎ＝４、すなわちドリル用切削インサート１は４回対称形を有し、対称軸Ｓを中心に９０°回転することによって同じ形状に移行することができる。孔６が設けられ、これは対称軸Ｓと同心であり、ドリル用切削インサート１を上面２から下面３に向かって貫通している。孔６は、対称軸Ｓに垂直な平面内に延在して周回面７により囲まれている。

第１の実施態様では、ドリル用切削インサート１は上面２の平面図においてほぼ正方形の基本形状を有しているが、これは以下に詳述するように幾つかの範囲で変形している。ドリル用切削インサート１は、ｎ個の切削コーナー８を有しており、すなわち第１の実施態様ではｎ＝４の４つの切削コーナーを有している。それぞれ隣接する２つの切削コーナー８の間には部分切削エッジ９が形成され、このエッジは切削コーナー８と同様に切削エッジ５の一部を成している。部分切削エッジ９は、それぞれ同一に形成されており、主刃１０と、移行部１１と、副刃１２とを有する。主刃１０は、各部分切削エッジ９を境界付ける一方の切削コーナー８に接しており、副刃１２は各部分切削エッジ９を境界付ける他方の切削コーナー８に接している。主刃１０と副刃１２は、移行部１１を介して互いに繋がっており、すなわち移行部１１は部分切削エッジ９の独立した部分であり、主刃１０と副刃１２を互いに接続している。対称軸Ｓに対してほぼ垂直に延在する上面２の平面図において、主刃１０は直線を成している。また副刃１２も、上面２の平面図において直線を成している。移行部１１は、主刃１０と接する部分は凸面であり、副刃１２に接する面は凹面である。この場合、副刃１２は主刃１０より長く、主刃１０の長さと副刃１２の長さの比は０．２〜０．８、有利には０．４〜０．５２である。

特に図３から判るように、切削エッジ５はその全体において対称軸Ｓに対し垂直な平面内にあり、すなわち切削エッジ５は、対称軸Ｓに対して垂直であり、切削コーナー８の範囲と、主刃１０の範囲と、移行部１１の範囲と、副刃１２の範囲と同一平面内にある。

それぞれ隣接する２個の部分切削エッジ９の主刃１０は、（ｎ＝４の場合）互いに９０°の角度にあるので、主刃１０は（ｎ＝４の場合は正方形の）仮想上の第１のｎ辺Ｅ１の輪郭に沿って延在する。換言すれば、主刃１０はその延長線でドリル用切削インサート１の対称軸Ｓを中心とする第１の円Ｋ１の接線を形成する。

それぞれ隣接する２個の部分切削エッジ９の副刃１２は、同様に（ｎ＝４の場合）互いに９０°の角度にあるので、副刃１２は（ｎ＝４の場合は正方形の）仮想上の第１のｎ辺Ｅ２の輪郭に沿って延びる。換言すれば、副刃１２は第１の円Ｋ１と同心の第２の円Ｋ２の接線を形成する。この場合第２の円Ｋ２の半径は第１の円Ｋ１の半径よりも小さい。この場合、第１の円Ｋ１の半径と第２の円Ｋ２の半径との比は、１．０２〜１．２の間にある。換言すれば、第２のｎ辺Ｅ２のエッジ長は、第１のｎ辺Ｅ１のエッジ長より短い。

仮想上の第１のｎ辺Ｅ１は、仮想上の第２のｎ辺Ｅ２に対して対称軸Ｓに関して角度βだけ傾いているので、部分切削エッジ９の主刃１０と副刃１２はそれぞれ互いに１８０°よりも小さい外角α（＝１８０−β）を形成するので、移行部１１に接する副刃１２の端部は、２つの隣接する切削コーナー８を接続する接続線に関して対称軸Ｓの方向に後退している。角度βは、この場合１°〜７°、好適には２°〜５°、最も有利には３°である。

このような構成により、部分切削エッジ９の主刃１０とこれに（切削コーナー８を介して）隣接する部分切削エッジ９の副刃１２との間に鋭角が形成され（ｎ＝４の場合は、９０°）、鋭角の切削コーナー８が形成される。切削コーナー８自体は、この実施態様の場合一定の半径（アール）を有する。

第１の実施態様では、円Ｋ１とＫ２の半径比は、主刃１０の延長線が切削エッジ５と副刃１２が隣接する切削コーナー８に移行する部分で交差するように選ばれている。もちろん、このような構成は強制的なものでないことに注意すべきである。

周回側面４は、上面２に向いた上側部分４ａと下面３に向いた下側部分４ｂを有する。この場合、側面４は、上側部分４ａが部分切削エッジ９に沿ってそれぞれ対称軸Ｓに対し一定の逃げ角ε１を成しており、すなわち主刃１０と副刃１２は同一の逃げ角ε１を有する。逃げ角ε１は、たとえば約８°である。下側部分４ｂは同様に主刃１０と副刃１２に沿って対称軸Ｓに対して一定の角度ε２を有するが、この角度は上側部分４ａにおけるよりも大きい。角度ε２は、たとえば約１５°である。

ドリル用切削インサート１の上面２は切屑案内構造１３を備えており、これを以下に図１０ａ、１０ｂを参照して詳細に説明する。切屑案内構造１３は、切削エッジ５から下面３の方向に下降する切屑面１４と、これに接しドリル用切削インサート１の中心に向かって上昇する面１５とにより形成されるので、切屑案内構造１３は上面２に深い溝の形を有する。特に、図１および図１０ａに示すように、切屑案内構造１３の幅は各部分切削エッジ9に沿って副刃１２から主刃１０に向かって増大しているので、切屑案内構造１３は主刃１０の範囲では副刃１２の範囲におけるよりも大きな幅を有している。さらに切屑案内構造１３は、主刃１０の範囲において副刃１２の範囲におけるよりも（対称軸Ｓと平行の方向に切削エッジ５の高さから測定して）深く形成されている。このようにして、穿孔時に特に良好な切屑形成が達成され、特に初期接触の際、すなわち穿孔すべき材料に侵入する時に切削力の作用が緩慢に増大する。

以下に、上述の２個のドリル用切削インサート１を備えたドリル工具２０について説明する。図６には２個のドリル用切削インサート１が配置されたドリル工具２０の軸端部範囲の一部を示す。

ドリル工具２０は、長手軸Ｌを中心に回転する基体２１を有する。基体２１は、各ドリル用切削インサート１を収容するための２つの収容部分を有する。両収容部分の一方は内側の収容部分として、他方の収容部分は外側の収容部分として用いられる。収容部分は、ドリル用切削インサートがこの部分に脱落せずにゆがむことなく、以下に詳述する位置調整のもとに収容できるように形成される。収容部分は、特にそれぞれ、孔６を介して各ドリル用切削インサート１に螺入されるねじを収容するためのねじ孔を有する。さらに収容部分は、それぞれ１つまたは複数の載置面を有しており、これにそれぞれそこに収容されたドリル用切削インサート１が嵌め合い結合的に支持される。基体２１は、以下には詳述しないが１つまたは複数の切屑案内溝を有する。この種の実施態様は一般に公知であり、それゆえここでは詳細には説明しない。以下にドリル用切削インサート１が基体２１にどのようにして取り付けられるかを詳述する。

図７は、長手軸Ｌに沿ったドリル工具２０の軸端部の平面図である。第1のドリル用切削インサート１は内側の切削インサート１ａとして基体２１に取り付けられ、第２の同一のドリル用切削インサート１は外側の切削インサート１ｂとして基体２１に取り付けられる。内側の切削インサート１ａと外側の切削インサート１ｂは、長手軸Ｌから異なる半径方向距離において長手軸Ｌを含む第１の平面Ｐ１上にほぼ配置される。同様に、長手軸Ｌを含む第２の平面Ｐ２は、第1の平面Ｐ１に対して垂直方向にある。内側の切削インサート１ａは、第２の平面Ｐ２と交差し、（長手軸Ｌに対して）軸方向に基体２１を突出する作動中の部分切削エッジ９が第1の平面Ｐ１に対し角度γを成すように配置されている。内側の切削インサート１ａはこの場合、作動中の部分切削エッジ９が第２の平面Ｐ２を長手軸Ｌからの小さい距離で交差するように配置されているので、、部分切削エッジ９が作動時に長手軸Ｌを中心に回転する際第1の平面Ｐ１の若干後ろに配置される。内側の切削インサート１ａは従って「中心下」に配置される。

外側の切削インサート１ｂは、軸方向に基体２１を突出する部分切削エッジ９の作動部分が第１の平面に対し少なくともほぼ平行に延在し、ドリル工具２０の作動時に長手軸Ｌを中心に回転する際に第１の平面Ｐ１よりも若干前方に配置される。

内側の切削インサート１ａと外側の切削インサート１ｂは従ってドリル工具２０の作動中の長手軸Ｌを中心に回転する際に異なる半径方向位置に配置され約半回転互いにずらされる。

以下に、図８と図９を参照して、内側の切削インサート１ａと外側の切削インサート１ｂの切削部分エッジ９の作動部分の位置調整を説明する。この場合、図８にも図９にも切削エッジ１ａと１ｂだけが示され、ドリル工具２０の基体２１は簡略化のため省略されている。さらに、図８でも図９でも、内側の切削インサート１ａの部分切削エッジ９の作動部分および外側の切削インサート１ｂの部分切削エッジ９の作動部分の相対的な位置調整を説明するために、外側の切削インサート１ｂは、その実際の位置に対して長手軸Ｌを中心に約半回転ずらして示されている。

図８は、所定の切削インサートにより穿孔すべき最小直径に対する切削インサート１ａ、１ｂの配置図、すなわち外側の切削インサート１ｂが半径方向Ｒに対して最も内側に配置された図である。図９は、所定の切削インサートにより穿孔すべき最大直径に対する切削インサート１ａ、１ｂの配置図、すなわち外側の切削インサート１ｂが半径方向Ｒに対して最も外側に配置された図である。異なる穿孔直径は、２個の同一のドリル用切削インサート１を上述のように配置した場合、外側の切削インサート１ｂの半径方向位置の変化により用意される。図８と図９に示した極端位置の間にある半径方向位置に外側の切削インサート１ｂを配置することにより、穿孔直径は穿孔すべき最大直径と穿孔すべき最小直径との間に調整される。

図８および図９に明確に示したように、内側の切削インサート１ａと外側の切削インサート１ｂの運動軌道は長手軸Ｌを中心に回転する際に部分的に重なり合う。このようにして、切削インサート１ａ、１ｂの各位置調整の際に作動していない部分切削エッジ９および切削コーナー８は、穿孔すべき材料に関与しないように保護され、従って、磨耗しないことが達成される。この作用は、穿孔すべきすべての直径に対して実現される。内側の切削インサート１ａは、軸方向にさらに基体２１から外側の切削インサート１ｂよりも突出するように配置される。

まず図８（もしくは図９）により、内側の切削インサート１ａの位置調整について説明する。

図８に示すように、内側の切削インサート１ａの部分切削エッジ９の作動部分の主刃１０は長手軸Ｌに対して傾いているので、その半径方向Ｒにさらに長手軸Ｌから離れている範囲（すなわち切削コーナー８に接する範囲もしくは半径方向外側の範囲）は軸方向に、その半径方向Ｒに長手軸Ｌに近い範囲（すなわち移行部分１１に接する範囲もしくは半径方向内側の範囲）よりもさらに突出する。主刃１０は、図６ｂに示すように長手軸Ｌに垂直な平面に対して角度δ１をなしている。これは、この主刃１０の半径方向Ｒのさらに外側にある範囲が工具２０の被穿孔材料への突入時に、主刃１０の半径方向にさらに内側にある範囲よりも先に被穿孔材料に接触することを意味する。内側の切削インサート１ａの主刃１０のこのような位置調整により、内側の切削インサート１ａは、穿孔時に基体２１に外側に向かって作用する小さな力を及ぼすことになる。

内側切削インサート１ａの部分切削エッジ９の作動部分の副刃１２は同様に長手軸Ｌに対して傾いて位置調整されているので、その半径方向Ｒにさらに長手軸Ｌから離れている範囲（すなわち移行範囲１１に接する範囲もしくは半径方向外側の範囲）は軸方向に、その半径方向Ｒにさらにに近い範囲（すなわち別の切削コーナー８に接する範囲もしくは半径方向内側の範囲よりも）さらに突出する。副刃１０は、図６ｂに示すように長手軸Ｌに垂直の平面に関し角度δ２を取る。このようにして、内側にある切削コーナー８は被穿孔材料に係合せず、この内側切削インサート１ａの調整位置では摩耗しないことが達成される。

以下に、外側の切削インサート１ｂの部分切削エッジ９の作動部分の位置調整について詳述する。

図８（および図９）に示すように、外側切削インサート１ｂの部分切削エッジ９の作動部分の主刃１０は長手軸Ｌに対して傾いているので、その半径方向Ｒに長手軸Ｌにさらに近い範囲（すなわち移行部分１１に接する範囲もしくは半径方向内側の範囲）は軸方向に、その半径方向Ｒに長手軸Ｌから離れる範囲（すなわち切削コーナー８に接する範囲もしくは半径方向外側の範囲）よりも突出する。主刃１０は、図６ｂに示すように長手軸Ｌに垂直の平面に対して角度δ３をなしている。このようにして、外側の切削インサート１ｂの主刃１０が、穿孔時にドリル工具２０の基体２１に対し、若干内側に作用する力を及ぼすことが達成される。この力は、従って内側切削インサート１ａの主刃１０により加えられる力に対向するものであり、穿孔時のドリル工具２０を安定化させる。

外側切削インサート１ｂの副刃１２は長手軸Ｌに対して傾いているので、半径方向Ｒに長手軸Ｌに近い範囲（すなわち切削コーナー８に接する範囲もしくは半径方向内側の範囲）は軸方向に、半径方向Ｒに長手軸Ｌから離れる範囲（すなわち移行部分１１に接する範囲もしくは半径方向外側の範囲）よりも突出する。

内側の切削インサート１ａおよび外側切削インサート１ｂの主刃１０および副刃１２の上述の位置調整により、被穿孔材料への侵入時に比較的僅かな力が生じるだけなので、穿孔プロセスの安定化が極めて迅速に生じる。部分切削エッジ９の個々の作動部分を互いに位置調整することにより、穿孔時に端面側に被穿孔材料に溝が作られ、この溝は深い孔の穿孔時に高い加工精度を可能にするガイドと安定性をもたらす。

さらに上述の位置調整により、外側切削インサート１ｂの半径方向外側にある部分切削エッジ９が穿孔された孔の側壁と係合せずにこの側壁に対し空隙を形成することが達成される。このようにして、作動してない部分切削エッジ９は外側の切削インサート１ｂの所定の位置調整時に摩耗しないことが保証される。

第２の実施態様
以下に、図５を参照してドリル用切削インサート１の第２の実施態様を説明する。

第２の実施態様によるドリル用切削インサート１は、上述の第１の実施態様とは、従前のほぼ正方形の基本形状の代わりにほぼ三角形の基本形状を有する点で異なっている。第２の実施態様は、第１の実施態様とは上面２から見た際に形状が異なっているだけなので、以下では上面２の平面図に基づき相違点のみを説明する。さらに第２の実施態様に関しては、相応する部分に対しては同一の符号が用いられている。

第２の実施態様によるドリル用切削インサート１は、上面２と、下面３と、上面２と下面３を互いに接続する周回側面４とを有する。側面４と上面２の間の移行部には切削エッジ５が形成され、これは第２の実施態様でも上面２の全周囲に沿って周回的に形成されている。ドリル用切削インサート１は、図５の紙面に垂直方向の対称軸Ｓを有する。第２の実施態様のドリル用切削インサート１は、対称軸Ｓを中心とする３つの回転対称形（ｎ＝３）を有し、すなわちドリル用切削インサート１は対称軸Ｓを中心に１２０°回転すると同じ形状を取る。対称軸Ｓと同心的に孔６が設けられ、これはドリル用切削インサート１を上面２から下面３まで貫通する。孔６は、対称軸Ｓと垂直方向の平面にある周回面７により囲まれている。

ドリル用切削インサート１は、上面２を上から見てほぼ三角形の基本形状を有するが、これは幾つかの範囲で、以下詳述するように変形している。ドリル用切削インサート１は、３つの切削コーナー８を有する。それぞれ隣接する２つの切削コーナー８の間に部分切削エッジ９が形成され、これは切削コーナー８と同様に切削エッジ５の一部をなしている。部分切削エッジ９は、それぞれ同一に形成され、主刃１０と、移行部１１と、副刃１２とを有する。主刃１０は、各部分切削エッジ９を境界付ける一方の切削コーナー８に接しており、副刃１２は各部分切削エッジ９を境界付ける他方の切削コーナー８に接している。主刃１０と副刃１２は、移行部１１を介して互いに移行しており、すなわち移行部１１は、主刃１０と副刃１２を互いに接続する部分切削エッジ９の独立した部分である。対称軸Ｓに対してほぼ垂直方向にある上面を上から見ると主刃１０は直線状に延在している。副刃１２も、上面２を上から見ると直線状である。移行部１１は、主刃１０に接する部分は凸面であり、副刃１２に接する部分は凹面である。

第１の実施態様と同様に、切削エッジ５はその全体に亘り対称軸Ｓと垂直の平面内にあり、すなわち切削エッジ５は、対称軸Ｓに対して垂直な平面内にあり、切削コーナー８の範囲と、主刃１０の範囲と、副刃１２の範囲とは、同一の平面内にある。

それぞれ隣接する２つの部分切削エッジ９の主刃１０は、（ｎ＝３なので）互いに６０°の角度にあり、主刃１０は、三角形の仮想上の第１の辺（ｎ辺、ｎ＝３）の輪郭に沿って延在している。換言すれば、主刃１０は、その延長部がドリル用切削インサート１の対称軸Ｓを中心とする第１の円の接線を形成する。

それぞれ隣接する２つの部分切削エッジ９の副刃１２は、（ｎ＝３なので）互いに６０°の角度にあり、副刃１２は三角形の仮想上の第１の辺（ｎ辺、ｎ＝３）の輪郭に沿って延在している。換言すれば、副刃１２は第１の円と同心的な第２の円と接線を形成する。この場合、第２の円の半径は、（第１の実施態様のように）第１の円の半径より小さい。換言すれば、第２の三角形のエッジ長は第１の三角形のエッジ長より小さい。

仮想上の第１の三角形は、仮想上の第２の三角形に対し対称軸Ｓに関し角度βだけ傾いているので、部分切削エッジ９の主刃１０と副刃１２はそれぞれ互いに１８０°より小さい外角α（＝１８０°）を形成するので、移行部１１に接する副刃１２の端部は２つの隣接切削コーナー８を接続する接続線に対して対称軸Ｓの方向に後退して配置されている。切削コーナー８自体は、第２の実施態様でも一定の半径（アール）を有している。

第２の実施態様でも円の半径比は、主刃１０の延長部が切削エッジ５を副刃１２が境界する切削エッジ８に移行するところで交差するように選ばれている。第１の実施態様に関して、既に述べたように、このような構成は第２の実施態様でも強制的なものではない。

ドリル用切削インサート１の上面２は、第２の実施態様でもそれ自体公知のように適当な切屑案内構造を設けることができる。

第２の実施態様による２個の同一のドリル用切削インサート１を内側の切削インサート１ａおよび外側の切削インサート１ｂとしてドリル工具２０に、それぞれ１個の部分切削エッジ９が１つの作動部分を形成し、これが軸方向にドリル工具２０の基体２１上に突出するように配置することができる。この場合、内側の切削インサート１ａおよび外側の切削インサート１ｂの部分切削エッジ９の作動部分は、第２の実施態様においても第１の実施態様で説明したように、すなわち長手軸Ｌに対して同一の位置調整を取るようにされている。

１ ドリル用切削インサート
２ 上面
３ 下面
４ 側面
５ 切削エッジ
６ 孔
７ 周回面
８ 切削コーナー
９ 部分切削エッジ
１０ 主刃
１１ 移行部
１２ 副刃
１３ 切屑案内構造
１４ 下降面
１５ 上昇面
Ｌ 長手軸
Ｓ 対称軸

Claims (13)

1. 長手軸（Ｌ）を中心に回転可能な基体（２１）と、少なくとも１個の内側切削インサート（１ａ）とこの内側切削インサート（１ａ）と同一に形成され半径方向外側に配置された外側切削インサート（１ｂ）とを備えた工具（２０）において、
   内側切削インサート（１ａ）と外側切削インサート（１ｂ）が、それぞれ
   上面（２）と、
   下面（３）と、
   上面（２）と下面（３）を互いに接続する周回側面（４）と、
   側面（４）と上面（２）との間の移行部に形成された切削エッジ（５）とを備えたドリル用切削インサート（１）において、
   前記切削エッジ（５）が、次のように、すなわち
   ｎ個の同一の切削コーナー（８）と、それぞれ２個の切削コーナー（８）の間にあるｎ個の同一の部分切削エッジ（９）とが形成され、
   ｎ∈｛３，４｝であり、
   その際ｎ個の部分切削エッジ（９）のそれぞれが、第１の切削コーナー（８）に接して上面（２）を上から見て直線の主刃（１０）と、第２の切削コーナー（８）に接して上面（２）を上から見て直線の副刃（１２）と、主刃（１０）と副刃（１２）とを互いに繋げる移行部（１１）とを備え、移行部は主刃（１０））に接する部分が凸面で、副刃（１２）に接する部分が凹面であり、
   主刃（１０）と副刃（１２）が、上面（２）を上から見て、外側で互いにα＜１８０°の角度を成すように形成されたドリル用切削インサートにより形成されており、
   内側切削インサート（１ａ）が部分切削エッジ（９）の作動部分で軸方向に基体（２１）を突出し、外側切削インサート（１ｂ）が部分切削エッジ（９）の作動部分で軸方向に基体（２１）を突出しており、
   内側切削インサート（１ａ）の部分切削エッジ（９）の作動部分では副刃（１２）が軸方向に対して前方に置かれている主刃（１０）よりも長手軸（Ｌ）の近くにあり、外側切削インサート（１ｂ）の部分切削エッジ（９）の作動部分では副刃（１２）が主刃（１０）よりも長手軸（Ｌ）の近くに配置されたドリル工具。
2. ドリル用切削インサートが、
   一方の部分切削エッジ（９）の主刃（１０）と、これに隣接する部分切削エッジ（９）の副刃（１２）とが互いに鋭角を成し、鋭角の切削コーナー（８）が形成されたことを特徴とする請求項１のドリル工具。
3. ドリル用切削インサートが、
   ｎ個の主刃（１０）が仮想上の第１のｎ辺（Ｅ１）の輪郭に沿って延在し、ｎ個の副刃（１２）が仮想上の第１のｎ辺（Ｅ１）より小さいエッジ長を有する仮想上の第２のｎ辺（Ｅ２）の輪郭に沿って延在することを特徴とする請求項１または２記載のドリル工具。
4. ドリル用切削インサートが、
   対称軸（Ｓ）を中心にして、ｎ回対称であることを特徴とする請求項１から３の１つに記載のドリル工具。
5. ドリル用切削インサートが、
   上面（２）と下面（３）を互いに接続し、対称軸（Ｓ）と同心状に延在する孔（６）が設けられたことを特徴とする請求項４記載のドリル工具。
6. ドリル用切削インサートが、
   切削エッジ（５）が、対称軸（Ｓ）に対して垂直な平面内にあることを特徴とする請求項４または５記載のドリル工具。
7. ドリル用切削インサートが、
   周回側面（４）が、切削エッジ（５）全体に沿って正の逃げ角を成すように形成されたことを特徴とする請求項１から６の１つに記載のドリル工具。
8. ドリル用切削インサートが、
   主刃（１０）の長さが、副刃（１２）の長さの２０％から８０％の間であることを特徴とする請求項１から７の１つに記載のドリル工具。
9. ドリル用切削インサートが、
   ｎ＝４であることを特徴とする請求項１から８の１つに記載のドリル工具。
10. ドリル用切削インサートが、
    上面（２）が切屑案内構造（１３）を有し、その幅が部分切削エッジ（９）に沿って副刃（１２）から主刃（１０）に向かって増大することを特徴とする請求項１から９の１つに記載のドリル工具。
11. 内側切削インサート（１ａ）の部分切削エッジ（９）の作動部分の主刃（１０）が、その半径方向（Ｒ）に長手軸（Ｌ）から遠ざかる範囲がその半径方向（Ｒ）に長手軸（Ｌ）の近くに配置された範囲よりも軸方向に突出しており、
    外側切削インサート（１ｂ）の部分切削エッジ（９）の作動部分の主刃（１０）が、その半径方向（Ｒ）に長手軸（Ｌ）に近い範囲がその半径方向（Ｒ）に長手軸（Ｌ）から離れる範囲よりも軸方向に突出していることを特徴とする請求項１から１０の１つに記載のドリル工具。
12. 長手軸（Ｌ）を中心に回転可能な基体（２１）と、少なくとも１個の交換可能な内側切削インサート（１ａ）と半径方向（Ｒ）に外側に配置された交換可能な外側切削インサート（１ｂ）とを備え、
    内側切削インサート（１ａ）と外側切削インサート（１ｂ）が同一に形成され、それぞれ軸方向に基体（２１）を突出し２個の切削コーナー（８）の間に延びている少なくとも１個の同一に形成された部分切削エッジ（９）を有しており、
    部分切削エッジ（９）が、
    一方の切削コーナー（８）に接する直線の主刃（１０）と、他方の切削コーナー（８）に接する直線の副刃（１２）とを有し、
    主刃（１０）と副刃（１２）の移行部（１１）が、主刃（１０）に接する部分は凸面であり副刃（１２）に接する部分は凹面であり、
    内側切削インサート（１ａ）においても外側切削インサート（１ｂ）においても、主刃（１０）は、半径方向（Ｒ）に長手軸（Ｌ）から副刃（１２）よりも離れて配置され、
    内側切削インサート（１ａ）の主刃（１０）が、副刃（１２）よりも軸方向に前に置かれ、その半径方向（Ｒ）から離れた範囲が軸方向にその半径方向（Ｒ）において長手軸（Ｌ）に近くに配置された範囲よりも突出するように位置調整され、
    外側切削インサート（１ｂ）の主刃（１０）が、その半径方向（Ｒ）において長手軸（Ｌ）に近くに配置された範囲が軸方向にその半径方向（Ｒ）において長手軸（Ｌ）から離れた範囲よりも突出するように位置調整されるドリル工具。
13. 外側切削インサート（１ｂ）の部分切削エッジ（９）の作動部分の副刃（１２）が、その半径方向（Ｒ）において長手軸（Ｌ）に近くに配置された範囲が軸方向にその半径方向（Ｒ）において長手軸（Ｌ）から離れた範囲よりも突出するように配置された請求項１から１２の１つに記載のドリル工具。
    

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